(57)【要約】  【課題】      金属分（灰分）、硫黄分、煤の発生及び微粒きょう雑物が少なく、ガスタービン翼の腐食が抑制されると共に、高発熱量を有し、かつ、希薄予蒸発予混合燃焼方式のガスタービンに適し、希薄予蒸発予混合管にカーボンの堆積が少ないガスタービン用燃料油を提供する。  【解決手段】  下記の性状を満足するガスタービン用燃料油である。（ａ）密度（１５℃）が０．８９０ｇ／ｃｍ3以上、（ｂ）動粘度（５０℃）が１．００〜３．５０ｍｍ2／ｓ、（ｃ）９０容量％留出温度が３３５℃以下、（ｄ）９５量％留出温度が３５５℃以下、（ｅ）９７容量％留出温度が３６５℃以下、（ｆ）蒸留終点が３７０℃以下、（ｇ）１０％残留炭素分が０．２０質量％未満、（ｈ）灰分量が０．００１質量％以下、（ｉ）真発熱量が３７，６７０ｋＪ／Ｌ以上、（ｊ）硫黄分量が０．３０質量％以下、（ｋ）曇り点が０℃以下、（ｌ）バナジウム量が０．１質量ｐｐｍ以下、（ｍ）ナトリウム量とカリウム量の和が０．２質量ｐｐｍ以下、（ｎ）微粒きょう雑物量が１０．０ｍｇ／Ｌ以下【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の性状を満足するガスタービン用燃料油。
（ａ）密度（１５℃）が０．８９０ｇ／ｃｍ3以上、
（ｂ）動粘度（５０℃）が１．００〜３．５０ｍｍ2／ｓ、
（ｃ）９０容量％留出温度が３３５℃以下、
（ｄ）９５容量％留出温度が３５５℃以下、
（ｅ）９７容量％留出温度が３６５℃以下、
（ｆ）蒸留終点が３７０℃以下、
（ｇ）１０％残留炭素分が０．２０質量％未満、
（ｈ）灰分量が０．００１質量％以下、
（ｉ）真発熱量が３７，６７０ｋＪ／Ｌ以上、
（ｊ）硫黄分量が０．３０質量％以下、
（ｋ）曇り点が０℃以下、
（ｌ）バナジウム量が０．１質量ｐｐｍ以下、
（ｍ）ナトリウム量とカリウム量の和が０．２質量ｐｐｍ以下、
（ｎ）微粒きょう雑物量が１０．０ｍｇ／Ｌ以下
【請求項２】
希薄予蒸発予混合燃焼方式が採用されているガスタービンに適用される請求項１記載のガスタービン用燃料油。
【請求項３】
酸化防止剤を１０〜５００質量ｐｐｍ含む請求項１又は２に記載のガスタービン用燃料油。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン用燃料油に関し、さらに詳しくは、金属分（灰分）、硫黄分、煤の発生及び微粒きょう雑物が少なく、ガスタービン翼の腐食が抑制されると共に、高発熱量を有する、希薄予蒸発予混合燃焼方式のガスタービンに適する燃料油に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは高効率で、排ガスが清浄である上、メインテナンスが容易であることなどの点から近年産業用ガスタービンコージェネとして急速に普及しつつある。このガスタービンにおいては、従来から、使用する燃料油中の硫黄分や金属分（灰分）が、タービン翼の腐食を引き起こすことが知られており、また、このタービン翼の腐食の観点から、煤の発生量および燃料油中の微粒きょう雑物含有量の少ないのが有利であることが予想される。そして、近年、燃費改善の観点から、高発熱量の燃料油が要求される傾向がある。従来、タービン用燃料としては、主として灯油とＡ重油が用いられている。ここで、灯油は、硫黄分、金属分（灰分）、煤の発生及び微粒きょう雑物が極めて少なく、ガスタービン翼の腐食が少ない燃料であるが、体積当りの発熱量が低いという欠点を有している。また、Ａ重油は、一般に安定供給の点で優れており、かつ灯油に比較して高い発熱量を有しているが、さらに高発熱量を要求される傾向にある。ところで、現在、一般に普及している拡散燃焼方式のガスタービンは、燃焼ガスに煤が発生し易く、タービン翼の腐食の観点から、高発熱量の燃料を使用し難い。そのため、高発熱量の燃料を使用するには、希薄予蒸発予混合燃焼方式のガスタービンが適している。しかし、現在、希薄予蒸発予混合燃焼方式のガスタービンに適した高発熱量の性状は知られていない。
【０００３】
ところで、ガスタービンの燃料については、いろいろな目的を達成するための出願がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
特許文献１には、特定の軽質サイクル油４０〜９０容量％、特定の直脱軽油１０〜６０容量％含有し、バナジウム含有量が０．２重量ｐｐｍ以下、硫黄含有量が０．５重量ｐｐｍ以下、ナトリウムとカリウムの合計含有量が０．２重量ｐｐｍ以下、スラッジ重量が６ｍｇ／Ｌ以下の燃料が開示されているが、高発熱量の実施例１，２の燃料を希薄予蒸発予混合燃焼方式のガスタービンに適用すると、希薄予蒸発予混合管にカーボンが堆積するため、希薄予蒸発予混合燃焼方式のガスタービン用燃料としては適していないことがわかった。
【０００４】
特許文献２には、９０％留出温度が３６０℃以下であり、微粒きょう雑物の含有量が１０．０ｍｇ／Ｌ以下の燃料が開示されているが、実施例１，２の燃料を希薄予蒸発予混合燃焼方式のガスタービンに適用すると、発熱量が不十分で、かつ、希薄予蒸発予混合管にカーボンが堆積するため、希薄予蒸発予混合燃焼方式のガスタービン用燃料としては適していないことがわかった。
【０００５】
特許文献３には、９０％留出温度が３６０℃以下で、総発熱量が３９，７６０ｋＪ／Ｌ以上であり、ジベンゾチオフェン類含有量が硫黄量として２，５００重量ｐｐｍ以下、ベンゾチオフェン類含有量の０．２１倍とジベンゾチオフェン類含有量との合計が硫黄量として２，８５０重量ｐｐｍ以下、カルバゾール類含有量が窒素量として６００重量ｐｐｍ以下の燃料が開示されているが、実施例１の燃料を希薄予蒸発予混合燃焼方式のガスタービンに適用すると、希薄予蒸発予混合管にカーボンが堆積するため、希薄予蒸発予混合燃焼方式のガスタービン用燃料としては適していないことがわかった。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２９８５６４号公報
【特許文献２】特開２００１−６４６５９号公報
【特許文献３】特開２００１−６４６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような状況下でなされたもので、金属分（灰分）、硫黄分、煤の発生及び微粒きょう雑物が少なく、ガスタービン翼の腐食が抑制されると共に、高発熱量を有し、かつ、希薄予蒸発予混合燃焼方式のガスタービンに適し、希薄予蒸発予混合管にカーボンの堆積が少ないガスタービン用燃料油を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、前記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、蒸留性状などを調整して得られる軽質サイクル油（ＬＣＯ）を使用した燃料油がその目的に適合しうることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明は、
１．下記の性状を満足するガスタービン用燃料油、
（ａ）密度（１５℃）が０．８９０ｇ／ｃｍ3以上、
（ｂ）動粘度（５０℃）が１．００〜３．５０ｍｍ2／ｓ、
（ｃ）９０容量％留出温度が３３５℃以下、
（ｄ）９５量％留出温度が３５５℃以下、
（ｅ）９７容量％留出温度が３６５℃以下、
（ｆ）蒸留終点が３７０℃以下、
（ｇ）１０％残留炭素分が０．２０質量％未満、
（ｈ）灰分量が０．００１質量％以下、
（ｉ）真発熱量が３７，６７０ｋＪ／Ｌ以上、
（ｊ）硫黄分量が０．３０質量％以下、
（ｋ）曇り点が０℃以下、
（ｌ）バナジウム量が０．１質量ｐｐｍ以下、
（ｍ）ナトリウム量とカリウム量の和が０．２質量ｐｐｍ以下、
（ｎ）微粒きょう雑物量が１０．０ｍｇ／Ｌ以下
２．希薄予蒸発予混合燃焼方式が採用されているガスタービンに適用される上記１のガスタービン用燃料油、及び
３．酸化防止剤を１０〜５００質量ｐｐｍ含む上記１又は２のガスタービン用燃料油、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、金属分（灰分）、硫黄分、煤の発生及び微粒きょう雑物が少なく、ガスタービン翼の腐食が抑制されると共に、高発熱量を有し、かつ、希薄予蒸発予混合燃焼方式のガスタービンに適し、希薄予蒸発予混合管にカーボンの堆積が少ないガスタービン用燃料油を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本願発明のガスタービン用燃料油は前記（ａ）〜（ｎ）の性状を満足することが必須であり、順に説明する。
（ａ）密度（１５℃）が０．８９０ｇ／ｃｍ3以上である。
高発熱量を確保するために必須である。好ましくは０．９００ｇ／ｃｍ3以上である。
なお、密度はＪＩＳ  Ｋ  ２２４９に準拠して測定された値である。
（ｂ）動粘度（５０℃）が１．００〜３．５０ｍｍ2／ｓの範囲である。
１．００ｍｍ2／ｓ未満では、ポンプ等の摩耗による劣化が起こり、３．５０ｍｍ2／ｓを超えると、取扱い性、燃焼性が悪化する。好ましくは、１．５〜３．３０ｍｍ2／ｓの範囲である。
なお、動粘度はＪＩＳ  Ｋ  ２２８３に準拠して測定された値である。
（ｃ）９０容量％留出温度が３３５℃以下である。好ましくは３３０℃以下であり、より好ましくは３２５℃以下である。
（ｄ）９５容量％留出温度が３５５℃以下である。好ましくは３５０℃以下であり、より好ましくは３４５℃以下である。
（ｅ）９７容量％留出温度が３６５℃以下である。好ましくは３６０℃以下であり、より好ましくは３５５℃以下である。
（ｆ）蒸留終点が３７０℃以下である。好ましくは３６５℃以下であり、より好ましくは３６０℃以下である。
上記の（ｃ）〜（ｆ）の蒸留性状は、希薄予蒸発予混合管へのカーボン堆積抑制、排ガス中の煤発生によるタービン腐食抑制のための条件である。なお、上記の蒸留性状はＪＩＳ  Ｋ  ２２５４に準拠して測定されたものである。
【００１１】
（ｇ）１０％残留炭素分が０．２０質量％未満である。
希薄予蒸発予混合管へのカーボン堆積抑制、排ガス中の煤発生によるタービン腐食抑制のために必須である。好ましくは０．１５質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以下、さらに好ましくは０．０５質量％以下である。
なお、１０％残留炭素分はＪＩＳ  Ｋ  ２２７０に準拠して測定された値である。
（ｈ）灰分量が０．００１質量％以下である。
タービン翼腐食抑制のため必須である。
なお、灰分量はＪＩＳ  Ｋ  ２２７２に準拠して測定された値である。
（ｉ）真発熱量が３７，６７０ｋＪ／Ｌ以上である。
灯油、Ａ重油に対して優位性を保つために必須である。好ましくは３８，０００ｋＪ／Ｌ以上である。
なお、真発熱量はＪＩＳ  Ｋ  ２２７９に準拠して測定された値である。
（ｊ）硫黄分量が０．３０質量％以下である。
タービン翼腐食抑制のため必須である。好ましくは０．２０質量％以下である。
なお、硫黄分量はＪＩＳ  Ｋ  ２５４１に準拠して測定された値である。
（ｋ）曇り点が０℃以下である。
ガスタービンは、タービン翼の腐食防止の観点より、燃料油中の微粒きょう雑物含有量は極めて少ないことが要求されるため、２〜２０μｍのサイズのフィルターが設置されている。そのため、低温時にワックスが析出した場合もフィルターが極めて閉塞し易く、ワックス析出温度が低いことも要求される。好ましくは−６℃以下、より好ましくは−１０℃以下である。
なお、曇り点はＪＩＳ  Ｋ  ２２６９に準拠して測定された値である。
（ｌ）バナジウム量が０．１質量ｐｐｍ以下である。
タービン翼腐食抑制のため必須である。
なお、バナジウム量はＪＰＩ−５Ｓ−１１に準拠して測定された値である。
（ｍ）ナトリウム量とカリウム量の和が０．２質量ｐｐｍ以下である。
タービン翼腐食抑制のため必須である。
なお、ナトリウム量、カリウム量はＪＰＩ−５Ｓ−３に準拠して測定された値である。
（ｎ）微粒きょう雑物量が１０．０ｍｇ／Ｌ以下である。
タービン翼腐食抑制のため必須である。好ましくは５．０ｍｇ／Ｌ以下である。
なお、微粒きょう雑物量はＪＩＳ  Ｋ  ２２７６に準拠して測定された値である。
【００１２】
さらに、本発明のタービン用燃料油は下記の性状を有していると好ましい。
（ｐ）引火点が６０℃以上である。
取扱い安全性の点で好ましい要件である。より好ましくは６２℃以上である。
なお、引火点はＪＩＳ  Ｋ  ２２６５に準拠して測定された値である。
（ｑ）窒素分量が８００質量ｐｐｍ以下である。
排ガス中のＮＯｘ低減の点で好ましい要件である。より好ましくは５００質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２５０質量ｐｐｍ以下、特に好ましくは２００質量ｐｐｍ以下である。
なお、窒素分量はＪＩＳ  Ｋ  ２６０９に準拠して測定された値である。
（ｒ）反応は中性である。
機器の腐食防止の点で好ましい要件である。
なお、反応はＪＩＳ  Ｋ  ２２５２に準拠して測定されたものである。
【００１３】
本願発明のガスタービン用燃料油については、通常、流動接触分解（ＦＣＣ）装置もしくは残油流動接触分解（ＲＦＣＣ）装置から得られる軽質サイクル油（ＬＣＯ）の内、蒸留性状などを調整して得られるＬＣＯを９０容量％超（好ましくは９５容量％超）含有させることにより調製できる。その場合、ＬＣＯ以外の留分として、脱硫灯油留分、脱硫軽油留分、直脱軽油留分、水素化分解軽油留分及びそれらの混合物を挙げることができる。
【００１４】
本願発明で使用されるガスタービンは、高発熱量の燃料を用いても煤の発生が少ない希薄予蒸発予混合燃焼方式が好ましい。
また、希薄予蒸発予混合燃焼方式は、拡散燃焼方式に比べ、排ガス中のＮＯｘ量が少ないという利点もある。
なお、希薄予蒸発予混合燃焼方式とは、燃料と空気とを予め混合し、また、噴霧を予め蒸発させてから燃焼させる方式をいう。
【００１５】
また、本願発明のガスタービン用燃料油には、燃料油の移送、保管中の劣化防止のために、１０〜５００質量ｐｐｍの範囲で酸化防止剤を添加することが好ましい。この範囲であれば、充分な効果が期待できるし、添加量に見合う効果が期待できる。より好ましくは２０〜２５０質量ｐｐｍ、さらに好ましくは３０〜１００質量ｐｐｍの範囲である。
酸化防止剤の種類としては特に限定されず、通常石油製品に使用されるものであればよいが、例えば、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルパラフェニレンジアミン、２，６−ジターシャリーブチルフェノール、２，４−ジメチル−６−ターシャリーブチルフェノール、２，６−ジターシャリーブチル−４−メチルフェノール等及びその混合物を好適に用いることができる。
さらに、本願発明のガスタービン用燃料油には、ガソリンエンジン用燃料油もしくはディーゼル用燃料油に添加し使用される清浄添加剤を、２５〜５００質量ｐｐｍの範囲で添加することにより、希薄予蒸発予混合管へのカーボン蓄積が抑制される。
【実施例】
【００１６】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００１７】
実施例１，２及び比較例１〜４
第１表に実施例及び比較例に用いた燃料の性状を示す。また、該燃料を用いて、石川島播磨重工業社製ガスタービン（ＩＭ２７０、形式：単純開放サイクル一軸型、回転数：約２０，３００ｒｐｍ、圧縮機：遠心型２段、燃焼器：単缶型マルチバーナ方式）の定格負荷（２，０００ｋＷ）で１時間運転（燃焼テスト）後、分解し、希薄予蒸発予混合管に堆積しているカーボン量を下記の式でカーボン堆積率として求めた。結果を第１表に示す。
なお、第１表には市販Ａ重油（１）を用いた際のカーボン堆積率を１００．０とし、各供試燃料でのカーボン堆積率の割合をカーボン堆積率比として示した。
【００１８】
カーボン堆積率＝〔希薄予蒸発予混合管への堆積カーボン量（ｇ）／燃料噴射量（ｇ）〕                  ×１０5
カーボン堆積率比＝〔供試燃料でのカーボン堆積率／市販Ａ重油（１）でのカーボン堆積率〕×１００
【００１９】
【表１】
2005336257.tif 000002
【００２０】
実施例３
実施例１の試料に対して酸化防止剤（２，６−ジターシャリーブチルフェノール）を５０質量ｐｐｍ添加して、５０℃で７２０時間保持後、１０％残留炭素分を求めた。その結果、１０％残留炭素分は、酸化防止剤を添加しないものは０．３５質量％であったが、添加したものは０．０４質量％であった。
【００２１】
実施例４
実施例１の試料に対して酸化防止剤（２，６−ジターシャリーブチルフェノール）を５０質量ｐｐｍ添加して、室温で２５３日保管後、１０％残留炭素分及びカーボン堆積率を求めた。酸化防止剤を添加しないものは、１０％残留炭素分が０．２３質量％、カーボン堆積率が１．３であったが、酸化防止剤を添加したものは、１０％残留炭素分が０．０３質量％、カーボン堆積率が０．０であった。